航空活塞式发动机点火故障检测系统开发

论文摘要

航空活塞发动机产生故障的原因多种多样,但点火系统的占了总故障率的三分之二以上,而且点火系统的工作状况直接影响着发动机的可靠性。因此,研究点火系统故障机理,探索故障根源,对保证飞行安全具有重要意义。但是,由于点火系统结构复杂,部件众多,采用传统的检查方法很难在短时间内发现故障根源,所以,迫切需要一种能迅速、准确探测点火系统故障部件的工具,而本文研究的便携式点火故障检测系统恰好能满足以上要求。本文研究的便携式点火故障检测系统是一种融合了紫外探测技术的嵌入式装置。在硬件上,分为探头和主控两大模块分别进行设计。探头模块选用“日盲型”紫外光敏管做为光电传感器,并通过两级升压电路为其提供直流350V工作电压;信号处理部分设计了选频和两级放大电路,把微弱的有效信号提取出来,为便于主控模块使用信号,A/D转换后采用模糊滤波算法对信号进行了数字滤波。主控制模块以ARM7微处理器为核心,扩展出了LCD显示、按键输入、SD卡数据存取以及电源管理等功能电路。在软件设计时,把嵌入式实时操作系统（RTOS）内核μC/OS-Ⅱ移植到微处理器中,并在驱动程序的基础上开发了多种应用程序功能模块。整个软件部分构成了一个界面友好的嵌入式操作系统,增强了检测系统的可操作性。系统样机研制完成后,在实验室条件下对其性能进行了测试。结果表明,在距离紫外辐射源5 m处,系统可有效探测5 mJ至1 kJ能量辐射中的紫外成分,性能优于同类型装置。在不同转速下slick6300系列航空活塞发动机点火平衡性故障测试及分析实验中,系统样机同样表现优异,能准确判断出故障部件。可见,本文研制的便携式点火故障紫外检测系统技术指标优良,操作方便,在放电检测领域将有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 航空活塞式发动机点火系统的常规检查方法
• 1.3 点火故障探测原理
• 1.4 应用点火故障检测系统的意义
• 1.5 本章小结
• 第二章 航空活塞式发动机点火系统及其主要故障
• 2.1 点火系统的组成及各部件的功用
• 2.2 航空活塞式发动机点火系统工作情况
• 2.3 航空活塞式发动机点火系统故障现象及原因分析
• 2.3.1 电嘴故障
• 2.3.2 高压导线故障
• 2.3.3 故障
• 2.3.4 开关故障
• 2.3.5 起动振荡器故障
• 2.4 本章小结
• 第三章 点火故障检测系统设计
• 3.1 系统的总体设计要求
• 3.1.1 系统的功能要求
• 3.1.2 系统的技术要求
• 3.2 系统的模块化设计方案
• 3.3 主控模块设计与实现
• 3.3.1 电源模块设计
• 3.3.2 微处理器外围配置设计
• 3.3.3 UART 异步串行接口通信的电平转换设计
• 3.3.4 系统的实时时钟设计
• 3.3.5 液晶显示接口设计
• 3.4 系统紫外探头模块的设计与实现
• 3.4.1 紫外探头窗口材料选择
• 3.4.2 紫外探头的电源设计
• 3.4.3 信号处理硬件设计
• 3.5 硬件调试
• 3.6 本章小结
• 第四章 系统的软件设计
• 4.1 系统驱动程序设计
• 4.2 系统各模块应用程序设计
• 4.2.1 LCD 显示应用程序设计
• 4.2.2 数字滤波程序设计
• 4.2.3 检测模式应用程序设计
• 4.2.4 数据存储程序设计
• 4.2.5 查看历史记录模式应用程序设计
• 4.3 软件调试
• 4.3.1 软件开发的编译环境
• 4.3.2 系统软件的构建和调试
• 4.4 本章小结
• 第五章 航空活塞发动机点火故障测试及结果讨论
• 5.1 点火故障检测系统的标定
• 5.2 SLICK4300 系列点火系统点火测试及分析
• 5.3 SLICK6300 系列点火平衡性故障测试及分析
• 5.3.1 低转速下各点火电嘴火花强度平衡性测试
• 5.3.2 1100r/m 下各点火电嘴火花强度平衡性测试
• 5.3.3 2050r/m 下各点火电嘴火花强度平衡性测试
• 5.3.4 2980R/M 下SLICK6300 各点火电嘴火花强度平衡性测试
• 5.3.5 slick6300 各点火电嘴火花强度平衡性测试结论
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录